Ni præcisionsstøbningsprocesser af zirconia keramik

Ni præcisionsstøbningsprocesser af zirconia keramik
Støbningsprocessen spiller en sammenkoblende rolle i hele forberedelsesprocessen for keramiske materialer og er nøglen til at sikre ydeevne pålidelighed og produktion af keramiske materialer og komponenter.
Med udviklingen af ​​samfundet kan den traditionelle hånd-kneadningsmetode, hjulformningsmetode, fugningsmetode osv. Af traditionel keramik ikke længere imødekomme behovene i det moderne samfund til produktion og forfining, så en ny støbningsproces blev født. ZRO2 Fine keramiske materialer bruges i vid udstrækning i de følgende 9 typer støbningsprocesser (2 typer tørre metoder og 7 typer våde metoder):

1. tør støbning

1.1 Tørpressing

Tør pressing bruger pres på at presse keramisk pulver til en bestemt form af kroppen. Dets essens er, at pulverpartiklerne under virkningen af ​​ekstern kraft nærmer sig hinanden i formen og kombineres fast af intern friktion for at opretholde en bestemt form. Hovedfejlen i tørpressede grønne kroppe er spallation, hvilket skyldes den indre friktion mellem pulverne og friktionen mellem pulverne og formen, hvilket resulterer i tryktab inde i kroppen.

Fordelene ved tør presning er, at størrelsen på den grønne krop er nøjagtig, operationen er enkel, og det er praktisk at realisere mekaniseret drift; Indholdet af fugt og bindemiddel i det grønne tørre presning er mindre, og tørring og skyde krympning er lille. Det bruges hovedsageligt til at danne produkter med enkle former, og aspektforholdet er lille. De øgede produktionsomkostninger forårsaget af skimmel slid er ulempen ved tør presning.

1.2 Isostatisk presning

Isostatisk presning er en speciel formningsmetode udviklet på basis af traditionel tør presning. Den bruger væsketransmissionstryk til at påføre tryk jævnt på pulveret inde i den elastiske form fra alle retninger. På grund af konsistensen af ​​væskens indre tryk bærer pulveret det samme tryk i alle retninger, så forskellen i densiteten af ​​det grønne legeme kan undgås.

Isostatisk presning er opdelt i våd pose isostatisk presning og tør taske isostatisk presning. Vådpose Isostatisk presning kan danne produkter med komplekse former, men den kan kun fungere med mellemrum. Tørt taske isostatisk presning kan realisere automatisk kontinuerlig drift, men kan kun danne produkter med enkle former såsom firkantet, runde og rørformede tværsnit. Isostatisk presning kan opnå en ensartet og tæt grøn krop med lille fyringskrympning og ensartet krympning i alle retninger, men udstyret er komplekst og dyrt, og produktionseffektiviteten er ikke høj, og det er kun egnet til produktion af materialer med særlige krav.

2. Vådformning

2.1 fugning
Fugningsstøbningsprocessen ligner båndstøbning, forskellen er, at støbningsprocessen inkluderer fysisk dehydreringsproces og kemisk koagulationsproces. Fysisk dehydrering fjerner vandet i opslæmningen gennem kapillærvirkningen af ​​det porøse gipsform. Ca2+ genereret ved opløsningen af ​​overfladen CASO4 øger den ioniske styrke af opslæmningen, hvilket resulterer i flokkulering af opslæmningen.
Under virkningen af ​​fysisk dehydrering og kemisk koagulation afsættes keramiske pulverpartikler på gipsmægten. Fugning er velegnet til fremstilling af store keramiske dele med komplekse former, men kvaliteten af ​​den grønne krop, inklusive form, densitet, styrke osv., Er dårlig, arbejdstageres arbejdintensitet er høj, og den er ikke egnet til automatiserede operationer.

2.2 Hot die casting
Hot støbning er at blande keramisk pulver med bindemiddel (paraffin) ved en relativt høj temperatur (60 ~ 100 ℃) for at opnå opslæmning til varm støbning. Opslæmningen injiceres i metalformen under virkningen af ​​trykluft, og trykket opretholdes. Afkøling, dæmning for at opnå et voksent blankt, vokse blanken under beskyttelse af et inert pulver for at opnå en grøn krop, og den grønne krop er sintret ved høj temperatur for at blive porcelæn.

Den grønne krop, der er dannet af hot die -støbning, har præcise dimensioner, ensartet intern struktur, mindre skimmelsøj og høj produktionseffektivitet og er velegnet til forskellige råvarer. Temperaturen på voksopslæmningen og formen skal kontrolleres strengt, ellers vil den forårsage under injektion eller deformation, så den er ikke egnet til fremstilling af store dele, og den to-trins fyringsproces er kompliceret og energiforbruget er højt.

2.3 båndstøbning
Båndstøbning er at blande keramisk pulver fuldt ud med en stor mængde organiske bindemidler, blødgører, dispergeringsmidler osv. For at opnå en flommet viskøs opslæmning skal du tilføje opslæmningen til støbemaskinens tragt og bruge en skraber til at kontrollere tykkelsen. Det strømmer ud til transportbåndet gennem fodringsdysen, og filmen blank opnås efter tørring.

Denne proces er velegnet til fremstilling af filmmaterialer. For at opnå bedre fleksibilitet tilføjes en stor mængde organisk stof, og procesparametrene skal kontrolleres strengt, ellers vil det let forårsage defekter såsom skrælning, striber, lav filmstyrke eller vanskelig skrælning. Det anvendte organiske stof er giftigt og vil forårsage miljøforurening, og et ikke-giftigt eller mindre giftigt system bør bruges så meget som muligt til at reducere miljøforurening.

2.4 Gelinjektionsstøbning
Gelinjektionsstøbningsteknologi er en ny kolloidal hurtig prototypeproces, der først blev opfundet af forskere ved Oak Ridge National Laboratory i de tidlige 1990'ere. I sin kerne er brugen af ​​organiske monomeropløsninger, der polymeriseres i højstyrke, lateralt forbundet polymer-opløsningsmiddelgeler.

En opslæmning af keramisk pulver, der er opløst i en opløsning af organiske monomerer, støbes i en form, og monomerblandingen polymeriserer for at danne en geleret del. Da den lateralt forbundne polymer-opløsningsmiddel kun indeholder 10% –20% (massefraktion) polymer, er det let at fjerne opløsningsmidlet fra geldelen med et tørringstrin. På samme tid på grund af den laterale forbindelse af polymererne kan polymererne ikke migrere med opløsningsmidlet under tørringsprocessen.

Denne metode kan bruges til at fremstille enfaset og sammensatte keramiske dele, som kan danne kompleksformede, kvasi-net-størrelse keramiske dele, og dens grønne styrke er så høj som 20-30MPa eller mere, som kan oparbejdes. Hovedproblemet med denne metode er, at krympningshastigheden for embryo -kroppen er relativt høj under fortætningsprocessen, hvilket let fører til deformationen af ​​embryo -kroppen; Nogle organiske monomerer har iltinhibering, hvilket får overfladen til at skrælle og falde af; På grund af den temperaturinducerede organiske monomerpolymerisationsproces, fører forårsager-barbering til eksistensen af ​​intern stress, hvilket får emnerne til at blive brudt og så videre.

2.5 Direkte størkningsinjektionsstøbning
Direkte størkningsinjektionsstøbning er en støbningsteknologi udviklet af ETH Zürich: opløsningsmiddelvand, keramisk pulver og organiske tilsætningsstoffer blandes fuldt ud til at danne elektrostatisk stabile, lavviskositet, høje faste indeslutning, der kan ændres ved tilsætning af gylle-pH eller kemikalier, der øger elektrolytkoncentrationen, så indsprøjtes indsprøjtet til en ikke-porter.

Kontroller fremskridt med kemiske reaktioner under processen. Reaktionen før injektionsstøbning udføres langsomt, viskositeten af ​​opslæmningen holdes lav, og reaktionen accelereres efter injektionsstøbning, den opslæmning størkner, og fluidopslæmningen omdannes til en fast krop. Den opnåede grønne krop har gode mekaniske egenskaber, og styrken kan nå 5 kpa. Den grønne krop er demoldet, tørret og sintret for at danne en keramisk del af den ønskede form.

Dens fordele er, at det ikke har brug for eller kun har brug for en lille mængde organiske tilsætningsstoffer (mindre end 1%), den grønne krop behøver ikke at affedte, den grønne kropstæthed er ensartet, den relative densitet er høj (55%~ 70%), og den kan danne store og komplekse formede keramiske dele. Dens ulempe er, at tilsætningsstoffer er dyre, og gas frigøres generelt under reaktionen.

2.6 Injektionsstøbning
Injektionsstøbning er længe blevet anvendt til støbning af plastprodukter og støbning af metalforme. Denne proces bruger hærdning af lav temperatur af termoplastiske organiske stoffer eller hærdning af høj temperatur af termohærdende organiske stoffer. Pulveret og det organiske bærer blandes i et specielt blandingsudstyr og injiceres derefter i formen under højt tryk (tiere til hundreder af MPA). På grund af det store støbetryk har de opnåede emner præcise dimensioner, høj glathed og kompakt struktur; Brugen af ​​specielt støbningsudstyr forbedrer produktionseffektiviteten i høj grad.

I slutningen af ​​1970'erne og begyndelsen af ​​1980'erne blev injektionsstøbningsprocessen påført formen af ​​keramiske dele. Denne proces realiserer plaststøbning af golde materialer ved at tilføje en stor mængde organisk stof, som er en almindelig keramisk plaststøbningsproces. I injektionsstøbningsteknologi ud over at bruge termoplastiske organiske stoffer (såsom polyethylen, polystyren), termohærdende organiske stoffer (såsom epoxyharpiks, phenolharpiks) eller vandopløselige polymerer, når hovedbinderen er nødvendig for at tilføje visse mængder af proceshjælpemidler, såsom blødgøringsmidler, smøremidler og kobling af stoffer for at forbedre flugeret af fluiditeten af ​​fluiditeten af ​​likkøren af ​​suspektet og sikring af suspektionen og sikring og sikring af kvaliteten og kvaliteten og kvalitet af den injektionsformede krop.

Injektionsstøbningsprocessen har fordelene ved høj grad af automatisering og præcis størrelse af støbningens tomme. Imidlertid er det organiske indhold i den grønne krop af injektionsstøbte keramiske dele så højt som 50Vol%. Det tager lang tid, endda flere dage at snesevis af dage, at eliminere disse organiske stoffer i den efterfølgende sintringsproces, og det er let at forårsage kvalitetsdefekter.

2.7 Kolloidal injektionsstøbning
For at løse problemerne med den store mængde organisk stof, der er tilføjet, og vanskeligheden med at eliminere vanskelighederne i den traditionelle injektionsstøbningsproces, foreslog Tsinghua University kreativt en ny proces til kolloidal injektionsstøbning af keramik og uafhængigt udviklet en kolloidal injektionsstøbning, der prototype til at realisere injektionen af ​​garl keramisk slurry. dannelse.

Den grundlæggende idé er at kombinere kolloidal støbning med injektionsstøbning ved hjælp af proprietært injektionsudstyr og ny hærdningsteknologi leveret af den kolloidale in-situ størkningsstøbningsproces. Denne nye proces bruger mindre end 4wt% af det organiske stof. En lille mængde organiske monomerer eller organiske forbindelser i den vandbaserede suspension bruges hurtigt til hurtigt at inducere polymerisationen af ​​organiske monomerer efter injektion i formen til at danne et organisk netværksskelet, der jævnt indpakker det keramiske pulver. Blandt dem forkortes ikke kun tidspunktet for degumming meget, men også muligheden for at knække nedbrydning reduceres kraftigt.

Der er en enorm forskel mellem injektionsformning af keramik og kolloidal støbning. Den største forskel er, at førstnævnte hører til kategorien plaststøbning, og sidstnævnte hører til gylleformning, det vil sige, at gyllen ikke har plasticitet og er et golde materiale. Fordi opslæmningen ikke har plasticitet i kolloidal støbning, kan den traditionelle idé om keramisk injektionsstøbning ikke vedtages. Hvis kolloidal støbning kombineres med injektionsstøbning, realiseres kolloidal injektionsstøbning af keramiske materialer ved anvendelse af proprietært injektionsudstyr og ny hærdningsteknologi leveret af kolloidal in-situ-støbningsproces.

Den nye proces med kolloidal injektionsstøbning af keramik er forskellig fra generel kolloidal støbning og traditionel injektionsstøbning. Fordelen ved en høj grad af støbningsautomation er en kvalitativ sublimering af den kolloidale støbningsproces, som vil blive håbet for industrialiseringen af ​​højteknologisk keramik.